Vers une meilleure compréhension et représentation des impacts des zones humides sur la qualité de l'eau

Les milieux humides sont des éléments importants du paysage québécois, particulièrement dans le bassin du fleuve Saint-Laurent, où réside la majorité de la population québécoise. Bien que l’on sache que les zones humides présentent de nombreux avantages pour les humains et les écosystèmes, elles ont été soumises à de nombreuses contraintes dues à des activités socio-économiques. Afin de protéger ces précieux systèmes aquatiques, le gouvernement du Québec a récemment adopté la loi n°132 qui, entre autres, fait la promotion de l’utilisation des milieux humides comme solutions naturelles pour améliorer la qualité de l’eau en aval. Cependant, il existe encore d’importantes lacunes dans les connaissances actuelles qui empêchent l’utilisation des zones humides comme option de gestion dans le monde réel. Premièrement, les zones humides sont des systèmes aquatiques complexes impliquant de multiples processus biophysiques, hydrologiques et chimiques qui sont étroitement interconnectés. La dynamique de ces processus interactifs détermine l’impact des zones humides sur la qualité de l’eau en aval. Cependant, ces dynamiques ne sont pas entièrement comprises. Par exemple, il est souvent supposé que les zones humides agissent comme des « puits » de nutriments, alors que plusieurs cas montrent qu’elles peuvent agir comme des « sources » supplémentaires de nutriments et dégrader la qualité de l’eau en aval. L’écart entre l’identification des rôles de captage et d’approvisionnement des zones humides est en partie dû au manque d’observations, avec lesquelles la fonction de la zone humide pourrait être déduite de manière dynamique grâce à l’état des conditions de la zone humide et des apports d’entrants. De plus, les représentations actuelles des zones humides dans les modèles de la qualité de l’eau sont limitées et ne répondent pas pleinement aux besoins de gestion. En proposant un cadre de mesure-modélisation intégré, je vise à apporter une contribution significative aux connaissances des rôles dynamiques des zones humides dans le captage et l’approvisionnement en nutriments, et à représenter ces dynamiques dans des modèles de la qualité de l’eau. Premièrement, une expérience au Laboratoire d’hydraulique de Polytechnique Montréal me permettra de construire des modèles analogiques des milieux humides à petite échelle pour observer de façon systématique les dynamiques de ceux-ci dans des environnements contrôlés. Cela fournira une banque de données précieuse en vue du développement des « modules de reconnaissance de rôle » qui utilisent des approches d’apprentissage automatique et permettra également d’identifier le rôle des zones humides en fonction de leurs flux entrants et de leurs conditions antérieures. De plus, je propose de développer un modèle holistique entièrement couplé pour intégrer le module de reconnaissance des rôles avec les bilans de quantité et de qualité de l’eau à l’échelle des zones humides. Une fois développé et paramétré dans l’environnement de laboratoire, le modèle sera mis à l’échelle et appliqué à un milieu humide en amont du lac Memphrémagog en Estrie. Ce projet pourra ainsi grandement contribuer à l’utilisation de milieux humides comme solutions naturelles pour gérer les problèmes de qualité de l’eau au Québec et ailleurs, et offrira une excellente opportunité de formation de personnel-hautement-qualifié.